目前,天津大学脑机海河实验室联手清华大学集成电路学院在国际权威期刊《自然·电子》上发表了震撼成果。这项突破性研究不仅让脑机接口的解码速度提升了216倍,能耗更是降到了原来的1/1643。
最关键的是,他们首创了"双环路脑机协同演进框架",打破了传统脑机接口只能维持1小时左右的限制,实现了6小时的持续稳定操控。不仅没有性能衰减,解码准确率反而提升了20%。
这个系统最核心的创新在于对脑电信号的全新认识。研究团队发现,传统观点认为的脑电信号非平稳特性,并不仅仅来自背景噪声,更与闭环脑机交互中的任务学习密切相关。
基于这一发现,他们提出了"双环路脑机协同演进框架"。这个框架就像一个双向反馈的循环系统:
在机器这端,忆阻器解码器不断适应和学习脑电信号的变化。在人脑那端,通过持续的"决策-反馈"过程,大脑也在不断优化输出的脑电特征。两者相互促进,形成了真正的协同进化。
科技不是高高在上,而是造福于黎民万众,正如洪波教授在《开讲啦》节目中所说在中国有300-400万人因车祸,剧烈运动而导致的神经纤维断裂,他们没有感觉,也不能动,这些痛苦往往只能独自承受,为了改善这种境况,脑机接口应用而生。
全球首例临床试验患者老杨的案例成为技术突破的标志性事件。老杨因车祸瘫痪14年,术后通过脑机接口训练,逐步恢复肢体功能,能够使用自己的手臂,能够感受到旁人手上传来的体温。正如他在节目上所说,我们坚信越来越多脊椎损伤的患者,会因为脑机接口的发展,不断地改善生活质量。寄希望于未来,脑机技术能够治疗癫痫,抑郁症,老年痴呆症这些目前无法解决的疾病。
BCI技术的突破正与新兴的二维半导体技术产生跨学科共振,其中二维半导体(如石墨烯、MoS₂)的原子级厚度和优异电学性能,使其成为高灵敏度神经信号传感器的理想材料,可更精确地捕捉微弱脑电信号。二维材料的柔韧性和低毒性使其适合制造柔性植入式电极,减少对脑组织的机械损伤和免疫排斥,提升长期稳定性。二维半导体技术为脑机接口提供了革命性的材料平台,所以未来研究方向可以考虑往生物医学应用领域突破。
脑机这条路还有很长的路要走,但请坚信,随着越来越多有创造力,有决心,有毅力的人们加入到这个行列,我们人类实现数字永生的梦想,会变成一条大道。
参考内容:
1.[开讲啦]洪波:脑机接口 未来已来https://tv.cctv.cn/2024/06/16/VIDEOxRIwxalNZPB5mRmNieC240616.shtml
2.https://mp.weixin.qq.com/s/oNhmhdCv-R9oAJtGc4DHrg